Tài liệu Bài giảng công nghệ hóa dầu đh mỏ địa chất ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

Bé m«n läc- hãa dÇu Bµi gi¶ng: C«ng nghÖ Hãa dÇu 1 Tµi liÖu tham kh¶o 1. P.Wiseman.B.Sc. Petrochemicals. Ellis Horwood Limited, 1986. 2. Alain Chauvel, Gilles Lefebvere. Petrochemical Processes 1. Gulf Publishing Company, 1989. 3. Alain Chauvel, Gilles Lefebvere. Petrochemical Processes 2. Gulf Publishing Company, 1989. 2 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Các sản phẩm hóa dầu là gì? Công nghệ lọc dầu và chế biến khí Một số sản phẩm Công nghệ hóa dầu Các hợp chất hữu cơ (95%) 3 Sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp ho¸ dÇu. • Ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ dÇu b¾t ®Çu tõ n¨m 1920 • S¶n xuÊt isopropyl ancol tõ propylen (c«ng ty dÇu má cña Mü) • N¨m 1923 mét nhµ m¸y ho¸ dÇu ®Çu tiªn ra ®êi s¶n xuÊt c¸c dÉn xuÊt cña etylen • Nh÷ng n¨m 1960 ngµnh c«ng nghiÖp nµy ®· ph¸t triÓn ë hÇu kh¾p c¸c n­íc ph¸t triÓn. 4 Nguyªn liÖu cho c«ng nghiÖp ho¸ dÇu • Thµnh phÇn cña dÇu má chñ yÕu chøa hä cña ba hydrocacbon lµ ankan, xycloankan vµ aromatic. • Trong c«ng nghiÖp dÇu má c¸c ankan gåm ankan m¹ch th¼ng vµ nh¸nh ®­îc gäi chung lµ c¸c parafin, c¸c xycloankan ®­îc gäi lµ c¸c naphten chñ yÕu lµ c¸c vßng 5, 6 c¹nh, c¸c hîp chÊt chøa vßng th¬m tõ bezen trë lªn ®­îc gäi lµ aromatic. • KhÝ tù nhiªn bao gåm khÝ khai kh¸c tõ má khÝ tù nhiªn vµ khÝ dÇu má. 5 C¸c nguyªn liÖu cho ho¸ dÇu ®­îc s¶n xuÊt tõ qu¸ tr×nh läc dÇu bao gåm: • - KhÝ (tõ ph©n ®o¹n khÝ) cã thÓ t¸ch ra c¸c khÝ C2H4, C3H6, C4H8, khÝ tæng hîp vµ H2. • - X¨ng, Naphta ®Ó s¶n xuÊt hîp chÊt th¬m. • - DÇu ho¶ s¶n xuÊt parafin. * S¬ ®å khèi m« t¶ c¸c s¶n phÈm chÝnh trong lÜnh vùc ho¸ dÇu víi nguyªn liÖu lµ dÇu th«: 6 etylenglycol O2, XT E.O DEG, TEG DEA, TEA NH3 Etanolamin Axetaldehyt O2, XT Bét giÆt Axit axetic Anhydricaxetic HCl Ph©n ®o¹n khÝ (ch­ng cÊt hoÆc cracking) C2H4 Sîi tæng hîp Cloroetyl Phô gia cho x¨ng (tetra etyl ch×) Etanol Dung m«i, phô gia cho x¨ng H2SO4, H2O Butadien C6H6, XT Cao su tæng hîp Etylbezen -H2 Styren Nhùa P.S Polyme ho¸ P.E Cl2 Dicloetan Oligome ho¸ - HCl Vinyl clorua PVC Axit bÐo 7 O2 Acrolein Cl2, t H2O, xt Ph©n ®o¹n khÝ (ch­ng cÊt hoÆc cracking) isopropanol Clorua allyl Clorohydrin R­îu isopropanoic -H2 O2 C3H6 C6H6, XT Cumen Dime ho¸, xt O2, NH3 O2 Iso hexen Acrynltril Dodexylen r­îu allylic C6H6 Thuèc næ Axeton phenol Axeton phenol nhùa Bis-phenol Nhùa Dung m«i Nhùa isopren Cao su Nhùa Dodexylenbenzensunfonat ChÊt tÈy röa 8 CO2, H2O - H2 C4H8 R­îu bËc hai O2, XT -H2 Metyletylxeton HCHO, xt isopren Cao su Cao su Anhydric maleic C4H10 Dung m«i Nhùa Dimetylmeta dioxan Butadien chÊt ho¸ dÎo cao su Cao su Anhydric maleic HCHO, xt O2, XT n- butanol Butadien H2O, xt Ph©n ®o¹n khÝ (ch­ng cÊt hoÆc cracking) Andehyt Butadiol Nhùa Butylrolacton Polybutyltetraphtalat Axit fumaric Oxi ho¸ Axit maleic Axit axetic Iso butan isobuten MTBE 9 C¸c dÉn xuÊt chøa oxi Glycol ChÊt chèng b¨ng KhÝ tæng hîp vµ H2 N2 NH3 Urª Ph©n ®¹m 10 H2 Benzen Xyclo hexan Cl2, xt O2, xt Caprolatam Clorobenzen Etylbenzen C3H6 HNO3 Nitrobenzen Anhydrit phtalic O2, xt Anhydrit tetraphtalic Toluen Nilon phenol Nhùa Nhùa Styren isopropylbenzen Dodexylbenzen O2, xt NaOH Anhydric maleic C2H4 Ph©n ®o¹n Naphta O2 Nhùa PS phenol Axeton Nhùa Dodexylbenzensunfonat Anilin chÊt tÈy röa chÊt mµu Nhùa Dimetyl tetraphtalic Nhùa Nitrat ho¸ TNT Axit benzoic p-xylen Xylen o-xylen Axit tetraphtalic E.G PET Butadiol PBT Phenyldiamin Oxi ho¸ Anhydrit phtalic Polyamit Nhùa andehyt Nhùa polyeste kh«ng no DEG DOP Polyuretan m-xylen Axit isophtalic copolyeste 11 H2 Ph©n ®o¹n dÇu ho¶ n-parafin DÇu nhên -H2O Cl2 n- olefin Cloparafin chÊt ho¸ dÎo ankylbenzen chÊt tÈy röa 12 T×nh h×nh ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ dÇu ë ViÖt Nam (dù kiÕn ®Õn 2020). * Ph©n ®¹m (Urª): - Nhµ m¸y ®¹m Phó Mü (c«ng suÊt 740.000 tÊn/n¨m) s¶n xuÊt ph©n ®¹m tõ khÝ ®ång hµnh vµ khÝ tù nhiªn - Nhµ m¸y ®¹m Cµ Mau víi c«ng suÊt dù kiÕn 800.000tÊn /n¨m s¶n xuÊt ®¹m tõ nguån nguyªn liÖu khÝ T©y Nam. * Nhùa: - Nhµ m¸y nhùa PP kÕ ho¹ch sÏ ®­îc x©y t¹i Dung QuÊt víi c«ng suÊt 150.000 tÊn/n¨m. Nhµ m¸y PP x©y t¹i khu liªn hîp LHD Nghi S¬n víi c«ng suÊt 300.000 tÊn/n¨m. - Nhµ m¸y PE dù kiÕn ®­îc x©y dùng trong tæ hîp ho¸ dÇu phÝa Nam víi c«ng suÊt 500.000 tÊn/n¨m. - Nhµ m¸y PVC ®· cã mét nhµ m¸y s¶n xuÊt PVC cña Petronas. - Nhùa PS dù kiÕn sÏ x©y dùng víi c«ng suÊt 290.000 tÊn/n¨m. 13 * X¬ sîi tæng hîp (PET):PVN ®ang hîp t¸c víi Vinatex triÓn khai dù ¸n. * C¸c s¶n phÈm tõ hîp chÊt th¬m (BTX): - §Þnh h­íng c¸c s¶n phÈm nµy tõ Liªn hîp Läc Ho¸ dÇu Nghi S¬n vµ tæ hîp Ho¸ dÇu phÝa Nam ®Ó lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt PET, PS, LAB… - S¶n xuÊt LAB ( chÊt tÈy röa), dung m«i c¸c lo¹i, metanol tõ khÝ, muéi than (cacbon black). 14 C«ng nghÖ • C¸c qu¸ tr×nh liªn tôc (continuous processing): nguyªn liÖu liªn tôc ®­îc ®­a vµo vµ s¶n phÈm liªn tôc ®­îc lÊy ra. • C«ng nghÖ gi¸n ®o¹n (batch processing) ®­îc thùc hiÖn theo tõng mÎ, th­êng ®­îc sö dông trong phßng thÝ ngiÖm. 15 Ch­¬ng 2. S¶n xuÊt Etylen vµ c¸c hîp chÊt tõ etylen 2.1. Giíi thiÖu chung. Etylen ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt trong ngµnh tæng hîp h÷u c¬ vµ ho¸ dÇu v×: - CÊu t¹o ®¬n gi¶n, ho¹t tÝnh cao. - T­¬ng ®èi rÎ tiÒn. - DÔ s¶n xuÊt tõ c¸c hydrocacbon kh¸c b»ng qu¸ tr×nh steam cracking víi hiÖu suÊt cao. - C¸c ph¶n øng ®i tõ nguyªn liÖu etylen t¹o thµnh Ýt s¶n phÈm phô h¬n so víi ph¶n øng ®i tõ c¸c olefin kh¸c. 16 TÝnh chÊt vËt lý cña etylen CÊu tö NhiÖt ®é NhiÖt ®é NhiÖt ®é kÕt tinh s«i (oC) tíi h¹n (oC) (oC) Giíi h¹n næ trong kh«ng khÝ t¹i 0,1 Mpa, 20oC (%TT) Giíi d­íi Etylen -169,15 -103,71 9,90 h¹n Giíi trªn 2,75 h¹n 28,6 17 2.2. S¶n xuÊt etylen 2.2.1. Nguyªn liÖu - Etan - Propan - Naphta - Gas oil - Butan (rÊt Ýt ) - C¸c nguån s¶n xuÊt etylen kh¸c bao gåm: ®ehydrat ho¸ r­îu etylic (Ên §é, Brazin, Thuþ §iÓn, Trung Quèc), cracking c¸c s¶n phÈm thu ®­îc tõ qu¸ tr×nh khÝ ho¸ than (Nam Phi) vµ chuyÓn ho¸ r­îu metylic (h·ng UOP/Mobil-Mü). 18 - NhËt vµ T©y ¢u 71% etylen ®­îc s¶n xuÊt tõ naphta, 11% tõ gasoil - Mü: 52% etylen ®­îc s¶n xuÊt tõ etan, 22% tõ gasoil, 5% tõ naphta, cßn l¹i tõ c¸c nguån kh¸c 19 2.1.2. Ph¶n øng C¸c ph¶n øng cracking thø cÊp * Cracking etan: CH3CH3 2*CH3 Gèc tù do võa t¹o thµnh hÊp thô mét nguyªn tö H cña etan ®Ó t¹o gèc tù do míi *CH + CH CH CH4 + CH3CH2* 3 3 3 CH3CH2* H* + CH2=CH2 (1) Nguyªn tö H võa t¹o thµnh kÕt hîp víi mét nguyªn tö H cña etan: H* + CH3CH3 H2 + CH3CH2* (2) (1) vµ (2) lµ ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch. - T¾t m¹ch: H. + CH3CH2* CH3CH3 CH + CH CH * CH3CH2CH3 3 3 2 CH3CH2* + CH3CH2* CH3CH2CH2CH3 20